[发明专利]正型光敏树脂组合物、利用其制造的光敏树脂层、和包含该光敏树脂层的半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及正型光敏树脂组合物、利用其制造的光敏树脂膜、和包含该光敏树脂膜的半导体器件。 

背景技术

半导体器件的传统表面保护层和层间绝缘层包括具有优异耐热性、电特性、机械性质等的聚酰亚胺树脂。该聚酰亚胺树脂最近已用作容易涂覆的光敏聚酰亚胺前体组合物。将该光敏聚酰亚胺前体组合物涂覆在半导体器件上，通过紫外线(UV)形成图案，显影，并加热酰亚胺化，因而容易提供表面保护层、层间绝缘层等。因此，与传统非光敏聚酰亚胺前体组合物相比，它可以显著地缩短加工时间。 

该光敏聚酰亚胺前体组合物可以用作通过显影溶解曝光部分的正型、和固化并维持曝光部分的负型。优选使用正型，因为它可以通过无毒碱性水溶液显影。该正型光敏聚酰亚胺前体组合物包括聚酰胺酸的聚酰亚胺前体、重氮萘醌的光敏材料等。然而，该正型光敏聚酰亚胺前体组合物存在无法获得期望图案的问题，因为聚酰亚胺酸在碱性中的溶解性太强。 

为了解决这个问题，已建议使用这样的材料，其中通过使聚酰胺酸与具有至少一个羟基的醇化合物酯化而引入了酚羟基而不是羧基，但是这种材料显影不充分，导致膜损耗或树脂与基底层离的问题。 

最近，聚苯并噁唑与重氮萘醌化合物的混合材料引起注意，但当实际使用该聚苯并噁唑前体组合物时，未曝光部分的膜损耗显著增大，所以在显影过程之后很难获得期望的图案。为了改善这一点，如果增大聚苯并噁唑前体的分子量，则未曝光部分的膜损耗量将减小，但将产生显影残余物(浮渣)，所以可能会降低分辨率并且可能会增加对曝光部分的显影持续时间。 

为了解决该问题，已报道可通过在显影期间向聚苯并噁唑前体组合物中加入特定酚化合物来抑制非曝光部分的膜损耗。然而，抑制未曝光部分膜损耗的效果不理想，所以需要对如何增大抑制膜损耗的效果，同时阻止显影残余物(浮渣)的产生进行研究。 

另一方面，包括酚醛树脂的光敏树脂组合物广泛地用作光阻材料(photoresist)、聚酰亚胺前体或聚苯并噁唑前体用的树脂，并且已建议醌二叠氮化物以便改善灵敏度和在低温下固化。然而，因为这种组合物在热固化之后机械性质和储存稳定性恶化，所以它不适用于半导体器件绝缘层或保护层。 

为了解决这个问题，已报道关于向该组合物中加入各种添加剂或利用可在热固化期间交联因而聚合的前体化合物等的研究。然而，这些组合物可以典型地改善包括伸长率在内的机械性质，但实际上无光学性质如灵敏度、分辨率等。所以，需要研究不使光学性质恶化，同时获得优异机械性质的方法。 

发明内容

本发明的一个实施方式提供了正型光敏树脂组合物，其具有优异的灵敏度、分辨率、图案外观(轮廓)、残余物除去性、机械性质和可靠性。 

本发明的另一个实施方式提供了利用该正型光敏树脂组合物制造的光敏树脂膜。 

本发明的又一个实施方式提供了包含该光敏树脂膜的半导体器件。 

根据本发明的一个实施方式，提供了正型光敏树脂组合物，其包括：(A)包括含有由以下化学式1表示的重复单元和由以下化学式2表示的重复单元并在至少一个末端上具有热聚合官能团的第一聚苯并噁唑前体的聚苯并噁唑前体；(B)光敏重氮醌化合物；(C)硅烷化合物；(D)酚化合物；和(E)溶剂。 

[化学式1] 

[化学式2] 

在化学式1和2中， 

X¹在每个重复单元中相同或不同，并且各自独立地为取代或未取代的C6至C30芳香族有机基团、取代或未取代的四价至六价的C1至C30脂肪族有机基团、或者取代或未取代的四价至六价的C3至C30脂环族有机基团， 

X²在每个重复单元中相同或不同，并且各自独立地为由以下化学式3表示的官能团，以及 

Y¹和Y²相同或不同，并且各自独立地为取代或未取代的C6至C30芳香族有机基团、取代或未取代的二价至六价的C1至C30脂肪族有机基团、或者取代或未取代的二价至六价的C3至C30脂环族有机基团。 

[化学式3] 

在化学式3中， 

Z¹在每个重复单元中相同或不同，并且各自独立地为单键、-O-、-COO-、-OCO-、-NH-、-CONH-、取代或未取代的C1至C15亚烷基、取代或未取代的C2至C15亚烯基、或者取代或未取代的C2至C15亚炔基，